CN109417291B - 获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法 - Google Patents

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Abstract

一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，首先根据直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式(101)；然后根据均衡电导补偿型全局线性关系式和功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型(102)；再根据均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M‑P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式(103)；最后根据均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值(104)；上述方法计算量小、无收敛问题，且在直流电力网运行状态大范围变化时精度高。

Description

获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法
技术领域
本发明涉及电力工程领域，尤其涉及一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法。
背景技术
目前，直流输电的技术和经济优势正迅速推动直流电力网的建设和发展。作为直流电力网调控基础的潮流获取方法，特别是快速、可靠、准确的全局线性潮流模型和计算方法亟待开发。
现有的直流电力网潮流获取方法，是先建立非线性的节点功率平衡方程组模型，再运用迭代方法求解。由于节点功率平衡方程组模型的非线性，这种方法不仅迭代计算量大、速度慢，而且会出现迭代不收敛、或不可靠收敛问题，难适应需要基于潮流解才能实现调控的直流电力网运行要求。若采用基于运行基点线性化的局部线性潮流模型，则又无法满足直流电力网运行状态大范围变化时调控的精度要求。因此，现有的直流电力网潮流获取方法要么存在计算速度慢和收敛不可靠问题、要么不适应直流电力网运行状态的大范围变化。
发明内容
本发明实施例提供一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，能够实现直流电力网潮流的快速可靠获取，并且适应直流电力网运行状态大范围变化。
本发明提供了一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，包括：
根据已知的直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式；
根据所述均衡电导补偿型全局线性关系式和已知的功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型；
根据所述均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式；
根据所述均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算所述直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值。
本发明实施例通过首先根据已知的直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式；然后根据均衡电导补偿型全局线性关系式和已知的功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型；再根据均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式；最后根据均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值；由于无需进行迭代计算，故计算量小、不存在收敛问题，而且在直流电力网运行状态大范围变化时精度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的直流电力网通用模型的结构示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，图1是本发明实施例提供的一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法的实现流程图。如图所示的获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法可包括以下步骤：
在步骤101中，根据已知的直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式。
步骤101具体为：按照如下关系式建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式：
Figure BDA0001623570240000031
其中，i和k均为直流电力网中的节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为直流电力网中的节点的总个数；PGi为接于节点i的电源功率；PDi为接于节点i的负荷功率；PGi-PDi为节点i的注入功率；gik是连接在节点i和节点k之间的支路ik的电导；υi为节点i的平移电压；υk为节点k的平移电压，且υi和υk都是平移-1.0后的标幺值电压；υi0为节点i的基点平移电压；υk0为节点k的基点平移电压，且υi0和υk0都是平移-1.0后的标幺值电压。
PGi、PDi、n、gik、υi0、υk0都是已知的直流电力网参数。
上述均衡电导补偿型全局线性关系式中的所有变量都是全局变量、并非增量；此外，上述均衡电导补偿型全局线性关系式中的υi和υk的系数(1+υi0-0.5υk0)gik和-(1+0.5υi0)gik分别是自电导和互电导，两者与传统自电导和互电导相比分别增加了电导项(υi0-0.5υk0)gik和-0.5υi0gik。这两个电导项是将上述关系式右边原始功率表达式的非线性项均衡分配(即按Shapley值分配)给υi和υk、再归集出υi和υk的系数并在基点量化这两个系数得到的，用于补偿原始功率表达式的非线性项。这正是称上述关系式为节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式的缘故。
上述均衡电导补偿型全局线性关系式是按照直流电力网运行特性建立的，直流电力网运行特性为直流电力网中各节点电压平移-1.0后得到的“节点平移电压”很小，用常量替代支路电导与其端节点平移电压的乘积时对结果的精度影响很小。
在步骤102中，根据均衡电导补偿型全局线性关系式和已知的功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型。
步骤102具体为：按照如下关系式建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型：
Figure BDA0001623570240000041
Figure BDA0001623570240000042
其中，PG1为节点1的电源功率；PGi为节点i的电源功率；PGn-1为节点n-1的电源功率；PD1为节点1的负荷功率；PDi为节点i的负荷功率；PDn-1是节点n-1的负荷功率；j是直流电力网中节点的编号，且属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；gij是连接在节点i和节点j之间的支路ij的电导；gik是连接在节点i和节点k之间的支路ik的电导；υi0为节点i的基点平移电压；υk0为节点k的基点平移电压，且υi0和υk0都是平移-1.0后的标幺值电压；n为直流电力网中的节点的总个数；编号为n的节点是已知的功率平衡节点；(Gij)是删除功率平衡节点的行之后的直流电力网的均衡电导补偿型节点电导矩阵，均衡电导补偿型节点电导矩阵的维数是(n-1)×n；Gij是均衡电导补偿型节点电导矩阵(Gij)中第i行第j列的元素；υ1为节点1的平移电压；υj为节点j的平移电压；υn为节点n的平移电压，且υ1、υj和υn都是平移-1.0后的标幺值电压。
PG1、PD1、PGi、PDi、PGn-1、PDn-1、(Gij)都是已知的直流电力网参数。
上述均衡电导补偿型全局线性对称模型中，无节点平移电压被指定为零值的参考电压中心，直流电网中各节点的平移电压被无偏向性地等同对待、也就是被对称对待，这正是称上述模型为均衡电导补偿型全局线性对称模型的缘故。
在步骤103中，根据均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式。
步骤103具体为：按照如下关系式建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式：
Figure BDA0001623570240000051
其中，(Gij)+是直流电力网的均衡电导补偿型节点电导矩阵(Gij)的M-P逆矩阵；PG1为节点1的电源功率；PGi为节点i的电源功率；PGn-1为节点n-1的电源功率；PD1为节点1的负荷功率；PDi为节点i的负荷功率；PDn-1是节点n-1的负荷功率；υ1为节点1的平移电压；υj为节点j的平移电压；υn为节点n的平移电压，且υ1、υj和υn都是平移-1.0后的标幺值电压。按上述均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式即可计算出直流电网中各节点的平移电压值υj，j＝1,2,…,n。
由于上述全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式是全局变量(而非增量)关系式，按它计算得到的全网各节点平移电压在节点注入功率大范围变化时，也就是直流电力网运行状态大范围变化时是准确的，且计算过程只涉及一步简单的线性关系计算、快速可靠。
在步骤104中，根据均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值。
步骤104具体为：根据均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式计算直流电力网中的各节点平移电压值；根据各节点平移电压值，按照如下2个关系式分别计算出直流电力网中的各节点电压值和各支路传输功率值：
Vj＝1+υj
Pij＝gij(υi-υj)
其中，Vj为各节点电压值，j＝1,2,…,n；υi为节点j的平移电压；υj为节点j的平移电压，且υi和υj都是平移-1.0后的标幺值电压；gij是连接在节点i和节点j之间的支路ij的电导；Pij为支路ij传输功率值，又称支路潮流。
这样就得到了直流电力网中均衡电导补偿型全局线性潮流的分布。上述计算式以全网各节点平移电压为核心、非常简单。直流电网中的各节点平移电压的计算在直流电力网运行状态大范围变化时准确、快速、可靠。因此，这种直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型和算法准确、快速、可靠。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应按其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

Claims (5)

1.一种获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，其特征在于，所述获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法包括：
根据已知的直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式；
根据所述均衡电导补偿型全局线性关系式和已知的功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型；
根据所述均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式；
根据所述均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算所述直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值。
2.根据权利要求1所述的获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，其特征在于，所述根据已知的直流电力网中的节点负荷参数和节点电源参数建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式具体为：
按照如下关系式建立节点注入功率关于节点平移电压的均衡电导补偿型全局线性关系式：
Figure FDA0001623570230000011
其中，i和k均为直流电力网中的节点的编号，且都属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；n为所述直流电力网中的节点的总个数；PGi为接于节点i的电源功率；PDi为接于所述节点i的负荷功率；PGi-PDi为所述节点i的注入功率；gik是连接在所述节点i和节点k之间的支路ik的电导；υi为所述节点i的平移电压；υk为所述节点k的平移电压，且所述υi和所述υk都是平移-1.0后的标幺值电压；υi0为所述节点i的基点平移电压；vk0为所述节点k的基点平移电压，且所述υi0和所述υk0都是平移-1.0后的标幺值电压。
3.根据权利要求1所述的获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，其特征在于，所述根据所述均衡电导补偿型全局线性关系式和已知的功率平衡节点编号建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型具体为：
按照如下关系式建立直流电力网中潮流的均衡电导补偿型全局线性对称模型：
Figure FDA0001623570230000021
Figure FDA0001623570230000022
其中，PG1为节点1的电源功率；PGi为节点i的电源功率；PGn-1为节点n-1的电源功率；PD1为所述节点1的负荷功率；PDi为所述节点i的负荷功率；PDn-1是所述节点n-1的负荷功率；j是所述直流电力网中节点的编号，且属于连续自然数的集合{1,2,…,n}；gij是连接在所述节点i和所述节点j之间的支路ij的电导；gik是连接在所述节点i和节点k之间的支路ik的电导；vi0为所述节点i的基点平移电压；υk0为所述节点k的基点平移电压，且所述υi0和所述υk0都是平移-1.0后的标幺值电压；n为所述直流电力网中的节点的总个数；编号为n的节点是已知的功率平衡节点；(Gij)是删除功率平衡节点的行之后的直流电力网的均衡电导补偿型节点电导矩阵，所述均衡电导补偿型节点电导矩阵的维数是(n-1)×n；Gij是所述均衡电导补偿型节点电导矩阵(Gij)中第i行第j列的元素；υ1为所述节点1的平移电压；υj为所述节点j的平移电压；υn为节点n的平移电压，且所述υ1、所述υj和所述υn都是平移-1.0后的标幺值电压。
4.根据权利要求1所述的获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，其特征在于，所述根据所述均衡电导补偿型全局线性对称模型，利用M-P逆矩阵建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式具体为：
按照如下关系式建立全网节点平移电压关于非功率平衡节点注入功率的均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式：
Figure FDA0001623570230000031
其中，(Gij)+是所述直流电力网的均衡电导补偿型节点电导矩阵(Gij)的M-P逆矩阵；PG1为节点1的电源功率；PGi为节点i的电源功率；PGn-1为节点n-1的电源功率；PD1为所述节点1的负荷功率；PDi为所述节点i的负荷功率；PDn-1是所述节点n-1的负荷功率；υ1为所述节点1的平移电压；υj为节点j的平移电压；υn为节点n的平移电压，且所述υ1、所述υj和所述υn都是平移-1.0后的标幺值电压。
5.根据权利要求1所述的获取直流电力网潮流的均衡电导补偿型全局线性对称方法，其特征在于，所述根据所述均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式，计算所述直流电力网中各节点的电压值和各支路传输功率值具体为：
根据所述均衡电导补偿型全局线性对称矩阵关系式计算所述直流电力网中的各节点平移电压值；
根据所述各节点平移电压值，按照如下2个关系式分别计算出所述直流电力网中的各节点电压值和各支路传输功率值：
Vj＝1+υj
Pij＝gij(υi-vj)
其中，Vj为所述各节点电压值，j＝1,2,…,n；υi为节点i的平移电压；υj为节点j的平移电压，且所述υi和所述υj都是平移-1.0后的标幺值电压；gij是连接在所述节点i和所述节点j之间的支路ij的电导；Pij为所述支路ij传输功率值。
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